JP2959086B2

JP2959086B2 - 張力調整装置

Info

Publication number: JP2959086B2
Application number: JP2252909A
Authority: JP
Inventors: 尚俊岩澤
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-09-20
Filing date: 1990-09-20
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH04129775A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、シリアルプリンタの印字ヘッドキャリジを
移動させる機構に用いられているタイミングベルト、ワ
イヤなどの動力伝達部材の張力を調整する張力調整装置
に関する。

（従来の技術）シリアルプリンタでは、駆動モータの出力軸とアイド
ルプーリハウジングに支持されているタイミングベル
ト、ワイヤなどの動力伝達部材の運動によって印字ヘッ
ドキャリジを往復運動させる。この装置では、動力伝達
部材の張力が設定された値であることを前提に印字ヘッ
ドキャリジの移動制御が行われるから、動力伝達部材の
張力を設定値に保持するための張力調整装置が用いられ
ている。

従来の張力調整装置として、動力伝達部材の張力が増
大する方向に移動可能なアイドルプーリハウジングを張
力が最適な値となる位置にねじで固定するものがある。
動力伝達部材の張力の調整は、製品出荷時あるいはメン
テナンス時に手作業で行われていた。

（発明が解決しようとする課題）動力伝達部材の張力は前記張力調整装置による調整後
から所定の期間最適な値に保持されている。しかし、経
年変化により動力伝達部材には伸びを生じる特性がある
ことにより、張力が長期間に渡り最適な値に保たれない
から、動力伝達部材の張力が低下する毎に張力の調整を
手作業で行う必要があり、面倒である。また、印字ヘッ
ドキャリジの駆動は動力伝達部材が最適な張力状態にあ
ることを前提に制御されているから、張力が最適でない
場合、印字時に印字ヘッドキャリジの位置すなわち印字
ヘッドの位置が本来印字するべき位置からずれることが
あり、印字品質を劣化させてしまう問題点があった。

本発明の目的は、動力伝達部材の張力を最適な値に調
整する作業を容易に行うことができる張力調整装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、駆動モータの出力軸とアイドルプーリハウ
ジングに支持されているアイドルプーリとに掛け渡され
ているタイミングベルト、ワイヤなどの動力伝達部材の
運動によって印字ヘッドキャリジを往復運動させるシリ
アルプリンタに用いられる、前記動力伝達部材の張力を
調整する装置であって、前記シリアルプリンタの複数の
機能の内の少なくとも１つ以上の機能の駆動源として用
いられているモータと、該モータの動力を少なくとも１
つ以上の被駆動部材に伝達する動力伝達機構と、該動力
伝達機構から伝達される動力を受ける前記被駆動部材で
ありかつ該動力によって回転運動される入力側ラチェッ
ト盤および該入力側ラチェット盤の回転運動が伝達され
かつ該回転運動によって回転運動される出力側のラチェ
ット盤を有し、前記入力側ラチェット盤に伝達される動
力が設定値より大きくなるときに前記入力側ラチェット
盤から前記出力側ラチェット盤への回転運動の伝達を解
除するラチェット機構と、該ラチェット機構の出力側ラ
チェット盤の回転運動を受け、該回転運動を直線運動に
変換する動力変換機構と、該動力変換機構の直線運動を
受け、該直線運動によって前記アイドルプーリハウジン
グを前記動力伝達部材の張力が増大する方向に移動させ
かつ前記設定値に対応する張力を前記動力伝達部材に与
える動力伝達部材調圧部とを備えることを特徴とする。

他の本発明は、駆動モータの出力軸とアイドルプーリ
ハウジングに支持されているアイドルプーリとに掛け渡
されているタイミングベルト、ワイヤなどの動力伝達部
材の運動によって印字ヘッドキャリジを往復運動させる
シリアルプリンタに用いられる、前記動力伝達部材の張
力を調整する装置であって、負荷が設定値より大きくな
ると脱調を起すステッピングモータと、該ステッピング
モータの回転運動を直線運動に変換する変換機構と、該
変換機構の直線運動を受け、該直線運動によって前記ア
イドルプーリハウジングを前記動力伝達部材の張力が増
大する方向に移動させかつ前記設定値に対応する張力を
前記動力伝達部材に与えるラチェット機構とを備えるこ
とを特徴とする。

（実施例）以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら
説明する。

まず、プラテン動作駆動を行うLFモータを用いて張力
調整を行う張力調整装置について説明する。第１図は本
発明の張力調整装置の一実施例を用いているシリアルプ
リンタの主要部の構成を示す図、第２図は第１図の張力
調整装置のラチェット機構を示す図である。

印字ヘッド８を搭載している印字ヘッドキャリジ９
は、キャリジガイド10にその案内方向に移動可能に係合
され、かつ動力伝達部材31に連結されている。動力伝達
部材31はタイミングベルトからなり、該タイミングベル
トはSPモータ11の出力軸に固定されているプーリとアイ
ドルプーリとに掛け渡されている。アイドルプーリはア
イドルプーリハウジング７に支持され、アイドルプーリ
ハウジング７はガイド移動体６に固定されている。ガイ
ド移動体６は動力伝達部材31の張力が大きくなる方向に
移動可能にガイド固定体５に取り付けられている。動力
伝達部材31の張力が大きくなる方向はキャリジガイド10
に平行な方向でかつアイドルプーリハウジング７とSPモ
ータ11との間の距離が大きくなる方向である。ガイド固
定体５はベースフレーム12に取り付けられている。

LFモータ４の動力は、歯車13,14,15,16,17およびソレ
ノイド２から構成される動力伝達機構により、プラテン
３およびラチェット機構１に伝達される。

LFモータ４の動力をプラテン３に伝達するとき、ソレ
ノイド２が励磁され、歯車14はLFモータ４の出力軸に沿
って移動される。歯車14はプラテン３の回転軸に固定さ
れている歯車13に噛み合わされ、LFモータ４の動力が歯
車14および歯車13を介してプラテン３に伝達される。こ
れに対し、LFモータ４の動力をラチェット機構１に伝達
するとき、ソレノイド２が歯車14をLFモータ４側に押し
出すように励磁される。歯車14と歯車13との噛合せは解
除され、歯車14は歯車15に噛み合わされる。歯車15は歯
車16に噛み合わされ、歯車16は歯車17に噛み合わされて
いる。LFモータ４の動力は各歯車14,15,16,17を介して
ラチェット機構１に伝達される。

歯車17は、歯車18に噛み合わされ、歯車18の軸にはか
さ歯車からなる歯車19が取り付けられている。歯車19に
伝達された動力は駆動側ラチェット盤20に伝達される。
駆動側ラチェット盤20は、歯車19に噛み合わされている
かさ歯車部と該かさ歯車部に一体的に連なるラチェット
部とを有する。前記ラチェット部は、前記かさ歯車部の
縁から該かさ歯車に対して垂直に突出する複数のつめか
らなる。駆動側ラチェット盤20に伝達された動力はピニ
オン側ラチェット盤21に伝達される。ピニオン側ラチェ
ット盤21は、駆動側ラチェット盤20のラチェット部に噛
み合わされているラチェット部と、該ラチェット部に一
体的に連なるピニオン部とを有する。ピニオン側ラチェ
ット盤21および駆動側ラチェット盤20はラチェット軸27
に支持されている。ラチェット軸27はベースフレーム12
に固定されている固定フレーム23に該ラチェット軸27の
軸線の周りに回転可能にかつ該軸線の方向に移動可能に
支持されている。ラチェット軸27の一端には、ピニオン
側ラチェット盤21が固定されている。ピニオン側ラチェ
ット盤21と固定フレーム23との間には、駆動側ラチェッ
ト盤20が配置されている。駆動側ラチェット盤20はラチ
ェット軸27にその軸線方向に移動可能に挿通され、駆動
側ラチェット盤20のかさ歯車部の端面は固定フレーム23
に突き合わされている。ラチェット軸27には、固定フレ
ーム23に対向する板状のスプリング押え24が差し込まれ
ている。スプリング押え24と固定フレーム23との間に
は、スプリング30が配置されている。スプリング30の一
端は固定フレーム23に当接され、その他端はスプリング
押え24に当接されている。スプリング30はスプリング押
え24を止め部材28に押し付けている。止め部材28はラチ
ェット軸27の他端に固定されている。

ピニオン側ラチェット盤21のピニオン部には、ラック
22が噛み合わされている。ラック22はガイド移動体６の
移動可能な方向に伸び、その一端はガイド移動体６に固
定されている。

LFモータ４の動力を用いてガイド移動体６を移動させ
るとき、ソレノイド２の励磁によって歯車14と歯車15と
は噛み合わされる。LFモータ４の動力は各歯車14,15,1
6,17,18,19に順次伝達され、歯車19に伝達された動力は
駆動側ラチェット盤20に伝達され、駆動側ラチェット盤
20は回転される。

駆動側ラチェット盤20の回転による駆動力f_mは、第３
図に示すように、ピニオン側ラチェット盤21に加えられ
る。また、ピニオン側ラチェット盤21には、ガイド移動
体６およびラック22を介して伝達された動力伝達部材31
の張力に相当する負荷f_bとスプリング30による駆動側ラ
チェット盤20への押付力Ｔとが加えられている。駆動側
ラチェット盤20とピニオン側ラチェット盤21との接触面
積をＡとすると、ピニオン側ラチェット盤21と駆動側ラ
チェット盤20との間には、押付力Ｔと接触面積Ａとから
決定される摩擦力f_cが発生する。

LFモータ４の駆動力f_mと負荷f_bとの関係は、次の
（１）式で表される。

f_m＝Ｆ（f_b,f_c′（T,A）） …（１）ここで、f_c′はf_cのf_b方向の成分である。

動力伝達部材31の張力が経年変化などによって設定値
より低下しているとき、ピニオン側ラチェット盤21に加
えられている負荷f_bは小さくなる。駆動側ラチェット盤
20の回転に伴いピニオン側ラチェット盤21は回転され、
ピニオン側ラチェット盤21の回転に伴いラック22はその
移動方向26に向けて移動される。ラック22の移動に伴い
アイドルプーリハウジング７はガイド移動体６とともに
動力伝達部材31の張力が増す方向に移動される。動力伝
達部材31の張力の増加に伴い負荷f_bは大きくなる。

負荷f_bが動力伝達部材31の最適張力に対応する負荷f
_boになるとき、ピニオン側ラチェット盤21は停止され、
動力伝達部材31の張力は設定値に保持される。これに対
し、駆動側ラチェット盤20は、そのラチェット部のつめ
をピニオン側ラチェット盤21のラチェット部のつめに接
触させながら回転する。駆動側ラチェット盤20の回転に
伴いピニオン側ラチェット盤21は駆動側ラチェット盤20
のラチェット部のつめでラチェット軸27の軸線方向に押
圧される。ピニオン側ラチェット盤21はラチェット軸27
とともにスプリング30のばね力に抗しながら移動され
る。ピニオン側ラチェット盤21がラチェット軸27の軸線
方向に移動されるとき、ラチェット軸27の移動に伴いス
プリング30は固定フレーム23とスプリング押え24との間
で圧縮され、押付力Ｔは増加する。また、押付力Ｔの増
加に伴い接触面積Ａは減少する。ピニオン側ラチェット
盤21のラチェット27の軸線方向への移動量に対する押付
力Ｔの変化率をスプリング30のばね定数で調整すること
によって、接触面積Ａと押付力Ｔとから決定されるf_cは
一定に保持されるから、f_cのf_b方向の成分であるf_c′は
一定になる。よって、LFモータ４から駆動側ラチェット
盤20を介してピニオン側ラチェット軸21に伝達される駆
動力f_mは次の（２）式で近似される。

f_m＝Ｆ（f_b） …（２）駆動力f_mを負荷f_bに応じて決定することによって、駆
動側ラチェット盤20は動力伝達部材31の張力が設定値に
等しくなるときに空転する。

次に、張力調整時の駆動側ラチェット盤20とピニオン
側ラチェット盤21との相対的な動きについて第４図に基
づき詳しく説明する。

動力伝達部材31の張力が最適値より小さいとき、第４
図（ａ）に示すように、駆動側ラチェット盤20のラチェ
ット部とピニオン側ラチェット盤21のラチェット部とは
互いに噛み合わされ、駆動側ラチェット盤20の回転に伴
いピニオン側ラチェット盤21は回転される。

動力伝達部材31の張力が最適値に近づくに伴いピニオ
ン側ラチェット盤21に掛る負荷は大きくなる。負荷の増
大に伴いピニオン側ラチェット盤21は、第４図（ｂ）お
よび第４図（ｃ）に示すように、駆動側ラチェット盤21
から離隔する方向に移動される。

動力伝達部材31の張力が最適値に到達したとき、駆動
側ラチェット盤20はピニオン側ラチェット盤21に対して
空転する。

以上に述べた張力調整装置の動作をLFモータ４の制御
によって自動化することができ、動力伝達部材31の張力
の調整作業を自動化することができる。

次に、シリアルプリンタに用いられる他の張力調整装
置について説明する。第５図は、本発明の他の張力調整
装置の一実施例が用いられているシリアルプリンタの主
要部の構成を示す図である。第６図は、第５図のシリア
ルプリンタのアイドルプーリハウジング付近を示す上面
図である。

印字ヘッド８を搭載している印字ヘッドキャリジ９
は、キャリジガイド10にその案内方向に移動可能に係合
され、かつ動力伝達部材31に連結されている。動力伝達
部材31はタイミングベルトからなり、該タイミングベル
トはSPモータ11の出力軸に固定されているプーリとアイ
ドルプーリ51とに掛け渡されている。アイドルプーリ51
はアイドルプーリハウジング７に支持され、アイドルプ
ーリハウジング７はラチェット移動体52に固定されてい
る。ラチェット移動体52にはラチェット部が形成されて
いる。ラチェット移動体52とベースフレーム12との間に
はラチェット固定体53が配置されている。ラチェット固
定体53には、ラチェット移動体52のラチェット部に対向
するラチェット部が設けられている。ラチェット固定体
53のラチェット部はラチェット移動体52が動力伝達部材
31の張力増大方向に移動可能なようにラチェット移動体
52のラチェット部に噛み合わされている。動力伝達部材
31の張力増大方向はキャッジガイド10の案内方向に平行
な方向でかつアイドルプーリハウジング７とSPモータ11
との間の距離が大きくなる方向である。ラチェット固定
体53はベースフレーム12に固定されている。ラチェット
固定体53には、ラチェット移動体52が複数のラチェット
ガイド54で押し付けられ、各ラチェットガイド54はラチ
ェット移動体52をその移動方向に案内する。各ラチェッ
トガイド54には、ガイド調圧器55がそれぞれ取り付けら
れている。各ガイド調圧器55は、ラチェットガイド54が
ラチェット移動体52をラチェット固定体53に押し付ける
力を決定する。また、各ガイド調圧器55はラチェットガ
イド54に前記押付力より大きい押付力が作用するときに
ラチェットガイド54の軸線方向に伸長動作を行う。

ラチェット移動体52には、キャリジガイド10に平行に
伸びるラック56の一端が固定されている。ラック56ガイ
ドローラ57に支持されている。ラック56にはピニオン58
が噛み合わされ、ピニオン58はTCモータ59の出力軸に取
り付けられている。TCモータ59はステッピングモータか
らなる。

次に、動力伝達部材31の張力を調整する動作について
説明する。第７図はラチェット移動体のラチェット固定
体への押付力Ｔと動力伝達部材の張力f_bとTCモータの駆
動力f_mとの作用関係を示す図、第８図はラチェット移動
体の移動ステップを示す行程図である。

ラチェット移動体52には、第３図に示すように、ラチ
ェットガイド54からの押付力Ｔが作用している。ラチェ
ット移動体52のラチェット部とラチェット固定体53のラ
チェット部との接触面積をＡとすると、ラチェット移動
体52とラチェット固定体53との間には、押付力Ｔと接触
面積Ａとから決定される摩擦力f_cが発生する。また、ラ
チェット移動体52には動力伝達部材31の張力f_bが作用し
ている。

動力伝達部材31の張力を調整するとき、TCモータ59は
駆動される。TCモータ59の出力軸の回転運動は、ピニオ
ン58を介してラック56に伝達される。ラック56はピニオ
ン58の回転運動によって直線運動され、該直線運動の方
向は動力伝達部材31の張力増大方向である。ラック56の
直線運動に伴いラチェット移動体52にはTCモータ59から
の駆動力f_mが与えられる。

TCモータ59の駆動力f_mと動力伝達部材31の張力f_bと押
付力Ｔとの関係は、次の（３）式で表わされる。

f_m＝Ｆ（f_b,f_c′（T,A）） …（３）なお、f_c′はf_cのf_b方向の成分である。

動力伝達部材31の張力が経年変化などによって最適値
f_boより低下しているとき、第８図に示すように、ラッ
ク56の直線運動に伴いラチェット移動体52はそのラチェ
ット部をラチェット固定体53のラチェット部に接触させ
ながら動力伝達部材31の張力増大方向に移動される。ラ
チェット移動体52の移動時、ラチェット移動体52は僅か
に鉛直方向に向けて変位し、ラチェット移動体52のラチ
ェット部とラチェット移動体53のラチェット部との接触
面積Ａは減少する。これに対し、ラチェット移動体52の
鉛直方向上方への変位に伴い各ガイド調圧器55は伸長動
作を行い、各ラチェットガイド54でラチェット移動体52
をラチェット固定体53に押し付ける状態が保持される。
ラチェット移動体52の鉛直方向上方への変位量に対する
押付力Ｔの変化率をガイド調圧器55で調整することによ
って接触面積と押付力Ｔとから決定されるf_cは一定に保
持され、f_cのf_b方向の成分であるf_cは一定になる。よっ
て、TCモータ59からラチェット移動体52に伝達される駆
動力f_mは次の（４）式で近似される。

f_m＝Ｆ（F_b） …（４）動力伝達部材31の張力の最適値f_boを（４）式に代入
することによって得られるTCモータ59の駆動力をf_m1と
すると、TCモータ59には駆動力がf_m1に到達したときに
脱調を起こすステッピングモータが選択されている。

ラチェット移動体52の移動に伴いアイドルプーリハウ
ジング７が移動され、動力伝達部材31の張力f_bは増加す
る。動力伝達部材31の張力f_bが最適値f_boに到達したと
き、TCモータ59の駆動力f_mはf_m1になり、TCモータ59は
脱調を起す。TCモータ59の脱調によってラチェット移動
体52は停止され、動力伝達部材31の張力f_bは最適値f_bo
に保持される。

さらに具体的にラチェット機構の動作について第８図
に基づき説明する。

動力伝達部材31の張力が最適値より小さいとき、第８
図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ラチェット移
動体52はラチェット固定体53に対して相対移動される。
例えば、ラチェット移動体52が第８図（ｂ）または第８
図（ｃ）に示す位置に移動され、該位置において動力伝
達部材31の張力が最適値に到達したとき、TCモータ59に
掛る負荷が駆動力f_m1より大きくなり、TCモータ59は脱
調を起す。ここで、TCモータ59の駆動を停止すると、ラ
チェット移動体52は第８図（ａ）に示す状態に戻る。

動力伝達部材31の張力が最適値よりさらに小さくなる
と、ラチェット移動体52は第８図（ｂ）または（ｃ）に
示す状態から第８図（ｄ）に示す状態に移行され、動力
伝達部材31の張力は最適値に到達する。

以上に述べた張力調整装置のTCモータ59の制御をシリ
アルプリンタに搭載されているCPUなどで行うことによ
って張力調整装置の動作を適当な時期に自動的に行うこ
とができる。

（発明の効果）本発明によれば、動力伝達部材の張力を調整する作業
を容易にすることができる。また、シリアルプリンタに
搭載されているCPUで制御することによって適当な時期
に自動的に張力調整を行うことができ、印字品質の劣化
を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の張力調整装置の一実施例を用いている
シリアルプリンタの主要部の構成を示す図、第２図
（ａ）は第１図の張力調整装置のラチェット機構を示す
正面図、第２図（ｂ）は第１図の張力調整装置のラチェ
ット機構を示す側面図、第３図はラチェット機構におけ
る押付力Ｔと動力伝達部材の張力に相当する負荷f_bとLF
モータからの駆動力f_mとの作用関係を示す図、第４図
（ａ），（ｂ），（ｃ）はラチェット機構の動作原理を
示す図、第５図は本発明の他の張力調整装置の一実施例
を用いているシリアルプリンタの主要部の構成を示す
図、第６図は第５図のシリアルプリンタのアイドルプー
リハウジング付近を示す上面図、第７図はラチェット移
動体のラチェット固定体への押付力Ｔと動力伝達部材の
張力f_bとTCモータの駆動力f_mとの作用関係を示す図、第
８図はラチェット移動体の移動ステップを示す行程図で
ある。１……ラチェット機構、３……プラテン、４……LFモー
タ、５……ガイド固定体、６……ガイド移動体、７……
アイドルプーリハウジング、８……印字ヘッド、９……
印字ヘッドキャリジ、10……キャリジガイド、11……SP
モータ、12……ベースフレーム、13,14,15,16,17,18,19
……歯車、20……駆動側ラチェット盤、21……ピニオン
側ラチェット盤、22……ラック、30……スプリング、31
……動力伝達部材、51……ルプーリ、52……ラチェット
移動体、53……ラチェット固定体、54……ラチェットガ
イド、55……ガイド調圧器、56……ラック、57……ガイ
ドローラ、58……ピニオン、59……TCモータ（ステッピ
ングモータ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 19/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動モータの出力軸とアイドルプーリハウ
ジングに支持されているアイドルプーリとに掛け渡され
ているタイミングベルト、ワイヤなどの動力伝達部材の
運動によって印字ヘッドキャリジを往復運動させるシリ
アルプリンタに用いられる、前記動力伝達部材の張力を
調整する装置であって、前記シリアルプリンタの複数の
機能の内の少なくとも１つ以上の機能の駆動源として用
いられているモータと、該モータの動力を少なくとも１
つ以上の被駆動部材に伝達する動力伝達機構と、該動力
伝達機構から伝達される動力を受ける前記被駆動部材で
ありかつ該動力によって回転運動される入力側ラチェッ
ト盤および該入力側ラチェット盤の回転運動が伝達され
かつ該回転運動によって回転運動される出力側ラチェッ
ト盤を有し、前記入力側ラチェット盤に伝達される動力
が設定値より大きくなるときに前記入力側ラチェット盤
から前記出力側ラチェット盤への回転運動の伝達を解除
するラチェット機構と、該ラチェット機構の出力側ラチ
ェット盤の回転運動を受け、該回転運動を直線運動に変
換する動力変換機構と、該動力変換機構の直線運動を受
け、該直線運動によって前記アイドルプーリハウジング
を前記動力伝達部材の張力が増大する方向に移動させか
つ前記設定値に対応する張力を前記動力伝達部材に与え
る動力伝達部材調圧部とを備えることを特徴とする張力
調整装置。
【請求項２】駆動モータの出力軸とアイドルプーリハウ
ジングに支持されているアイドルプーリとに掛け渡され
ているタイミングベルト、ワイヤなどの動力伝達部材の
運動によって印字ヘッドキャリジを往復運動させるシリ
アルプリンタに用いられる、前記動力伝達部材の張力を
調整する装置であって、負荷が設定値より大きくなると
脱調を起すステッピングモータと、該ステッピングモー
タの回転運動を直線運動に変換する変換機構と、該変換
機構の直線運動を受け、該直線運動によって前記アイド
ルプーリハウジングを前記動力伝達部材の張力が増大す
る方向に移動させかつ前記設定値に対応する張力を前記
動力伝達部材に与えるラチェット機構とを備えることを
特徴とする張力調整装置。